规整填料塔气液传质基础理论研究进展

填料塔中气液两相的流体流动与分布、返混、传质问题一直是影响填料塔传质性能的重要因素,对规整填料塔内的气液两相流动与分布、返混、气液两相在常压和高压下的传质特性、Marangoni效应以及计算流体力学(CFD)在规整填料塔中的应用等方面的国内外研究进展进行了综述.     

规整填料塔液相混合的研究

本文采用点源脉冲示踪的方法考察了装填２５０ Ｙ 型金属板波纹规整填料的填料塔中的轴向及径向返混。在规整填料塔的顶部注入 Ｋ Ｍｎ Ｏ４ 作为示踪剂,从塔的底部的不同径向位置取样。通过最优化方法计算出轴向返混系数 Ｄｚ 和径向返混系数 Ｄｒ,研究了液相和气相对规整填料的返混的影响,并就液相和气相对返混影响做了初步解释。实验结果表明：径向扩散系数和轴向扩散系数随气速和液体流速的增大而增大。得到轴向和径向混合系数的彼克列数（ Ｐｅｚ , Ｐｅｒ） 与液相和气相的表观雷诺数（ Ｒｅ１ , Ｒｅｇ） 的关联式。     

规整填料塔内液相返混的CFD模拟

通过对规整填料塔内部结构的分析,认为其内部存在三种基本结构单元：同一盘填料内的交叉单元、上下两盘填料旋转90度的衔接单元和填料与塔壁的衔接单元。使用RNG k—ε湍流模型对不同的结构单元进行三维CFD模拟计算,发现不同的结构单元具有不同的流动特性。同时．使用示踪激励响应技术,研究了不同结构单元的轴向返混情况。     

填料塔开发应用新进展

综述了国内外填料塔的发展现状,包括近几年开发成功的新型散堆填料,规整填料及填料塔塔内件结构特点,同时介绍新型规整填料、塔内件的一些工业应用成功实例,展望了填料塔今后发展方向。     

现代填料塔技术（四）填料塔的流体力学和质（上）

从工程应用角度介绍填料塔流体力学的发展概况，重点归纳流体分布、持液量、泛点、压降研究的重要结论，并作扼要的分析和讨论。     

塔填料的研究现状及发展趋势

介绍了散堆填料的发展过程，分析了通过改变散堆填料的几何结构以改变填料性能的方法；并对规整填料的发展、现状作了综述性的介绍，阐述了提高规整填料传质效率的途径；简单分析了今后填料塔的发展方向。     

规整填料塔技术在尿素解塔改造中的应用

通过对氨气提法尿素生产工艺的分析和模拟计算,对提出的2套改造方案进行系统比较,确定了最佳改造工艺,节省了投资,简化了操作,使规整填料塔的技术优势得到更大的发挥。     

填料塔液体分布器分析

论述液体分布器在填料塔中的重要地位，对液体分布器的基本要求、六种分布器的结构特点进行了分析，介绍了液体分布器的选择方法。     

规整填料在加压精馏中的传质性能

高压精馏是现代过程工业中十分重要的分离过程 ,例如炼油工业中轻烃的分离 ,石油化工中乙烯、丙烯等低碳烃类的分离 ,都是经过高压精馏完成的 .高压精馏效率一般较在常压下有所降低 ,其中填料塔较板式塔下降更明显 ,故通常认为采用板式塔比较好 .但规整填料由于其大通量、低压降等优点 ,已经开始涉及高压领域 ,因此对规整填料在高压下的性能需进行测定和研究 .目前 ,对规整填料在高压下传质性能的研究 ,国外ＦＲＩ[1] 近年已开始进行 ,但其实验数据较少 ,在国内目前还属空白 .本文在国家重点精馏分离实验室高压热模精馏实验塔上进行了一系列…     

新型规整填料的流体力学性能研究

介绍了一种新型规整填料XY-1000,对XY-1000金属丝网波纹填料进行了流体力学性能实验.测定了干、湿填料塔的压降,泛点气速,得出了关联式.结果表明XY-1000型填料塔压降较低,操作弹性、通量较大,所得关联式误差在±18%以内.与WSY型填料相比,它是一种适应更广泛、性能优越的填料.     

丝网波纹填料塔液泛水力学特征

在炼油、石油化工、精细化厂、食品及医药等部门,塔器均属量大面广的重要单元设备,其投资-般占投资总额的20%左右,有些甚至高达50%,塔器广泛应用于蒸馏、吸收、萃取、洗涤、传热等单元操作中。因此塔器的研究一直受到国内外学者普遍关注。由于规整填料塔具有效率高、压降低、放大效应不明显等优点,使其应用越来越广泛^[1-2]。同时填料塔也是过程工业中能量消耗最大的单元操作之一。在设计填料塔时,一般按液泛气速的60%~70%确定载点气速,按液泛气速的50%~60%确定操作气速。尤其在工业实际应用中,大部分操作都是依据长期积累的操作经验使填料塔工作在所谓的"最优化"操作状态,因此填料塔的操作状态都比较保守,目的都是为了避免塔器在长周期运行过程中发生液泛而停产,给企业带来经济损失。液泛现象一直以来都是制约填料塔设计和提高填料塔能量利用率的瓶颈问题,所以关于预测控制填料塔液泛性能的研究是填料塔优化节能研究的关键^[3-4]。只要能对填料塔的操作状态进行实时监控,根据填料塔工作监控的特征参数,可以实时和及时地调整填料塔的操作性能,从而避免填料塔发生液泛,同时根据工艺和生产的需要实时改变填料塔的操作性能,使得填料塔工作在最优化的状态,也符合节能减排的目的。有关填料塔液泛水力学方面的研究已经有很长一段时间。早期的很多研究者都是从散堆填料的研究推广到规整填料的研究,Sherwood等^[5-6]在测定填料塔水力学压降实验的基础上,讨论了填料塔的载液和液泛现象,并提出了压降通用关联图(GDPC)。Eckert等^[7-9]得到了不同填料类型填料塔水力学压降液泛曲线图。Kuzniewska-Lach^[10]以量纲1方法对填料塔流体物性和填料几何参数进行了分析,提出了基于填料类型的泛点预测。Ondracek等^[11]通过填料塔气体或液体入口速度周期性波动操作,进行了液泛滞后效应的实验研究,对工业塔操作更接近液泛点有一定的指导作用。根据上面的这些研究,分析预测填料塔液泛特征的规律,需要从不同方面进行深入的研究。本文以空气和水为实验介质,研究了规整填料塔在各个操作阶段的水力学特征及区别,得到了填料塔液泛水力学压降离散特征分布规律和压降频率分布规律,为预测控制填料塔液泛现象提供了指导。     

利用CFD及结点网络相结合的方法研究规整填料传质效率

气液两相不均匀流动是造成填料塔传质效率下降的主要原因之一.采用计算流体力学方法,定量分析规整填料内气液两相流动对传质效率影响的研究尚未见文献报道.从Navier-Stokes方程出发,首先建立了考虑气液之间相互作用的CFD计算模型,定量描述了填料片内的气相流场分布.在此基础上,结合文献中提出的液相结点分布模型及一些经典的传质理论,初步提出了适用于定量计算金属板波纹填料传质效率的耦合型算法,并对规整填料内的传质效率进行了计算,模型结果与实验值吻合较好.为规整填料传质效率的定量研究提供了新的方法和思路.     

规整填料精馏塔的设计计算

通过大量的文献调研，比较了规整填料精馏塔和板式塔的优缺点，对规整填料精馏塔内压降、传质及液泛时压降的计算公式进行了比较，总结出设计计算规整填料精馏塔的步骤与方法，为规整填料精馏塔的应用提供了基础。     

新型高效规整填料的性能研究

为了获得可靠的设计依据,实验在不同回流比条件下,用环己烷-庚烷和庚烷-甲苯2种二元测试物系对CDG1700Y和CDG2500Y型金属丝网规整填料的流体力学性能和传质性能进行了考察。实验结果表明,这2种填料的压降随着液体流量的增大而增大,单位填料层高度的HETP变化趋势则相反;CDG1700Y和CDG2500Y型填料具有较高的理论板数,且CDG1700Y型填料具有较大的操作弹性。在SRP(II)模型的基础上,获得了实验室条件下传质单元高度的经验关联式,其计算值与实验结果吻合较好,可以为化学交换法分离硼同位素的工业化提供理论指导。     

规整填料压降研究新进展

综述了文献中关于规整填料压降的计算方法和模型,并对这些模型的理论基础和适用条件做了简要分析和比较。传统规整填料压降模型的来源主要是散堆填料的压降关联式和湿壁塔模型。重点归纳了基于过程基本规律的机理模型,与传统压降模型相比,在通用性、适用范围和准确性等方面都有不同程度的改进。同时指出了有待进一步探索和改进的若干问题。     

塔填料的工业应用及评价

对国内外学者关于塔填料和塔器方面的研究和工业应用作了系统的综述，对今后塔填料及相关领域的发展作了预测。     

A new multi‐scale model based on CFD and macroscopic calculation for corrugated structured packing column

A multi‐scale approach with the combination of computational fluid dynamic (CFD) and macroscopic calculation methods has been proposed to predict the hydrodynamics behavior in the corrugated structured packing column. On the basis of the concept of the representative unit, the three‐dimensional (3‐D) volume of fluid (VOF) model of the structured packing is applied in the small scale simulation, and the stream split fraction coefficients and effective wetted area ratio are calculated. The unit network model, which is a mechanistic model, is applied in large scale calculation basing on the small scale results. The liquid holdup distribution in the entire column can be available by this multi‐scale method. A comparison between the simulation results and the experimental data of our previous work is given to validate the present model. The multi‐scale model is proved to be prospective to assist the analysis and design of structure packing columns in chemical engineering. © 2013 American Institute of Chemical Engineers AIChE J, 59: 3119–3130, 2013     

高效填料塔成套分离工程技术

以总体方案、模拟计算、工艺流程、汽液传质设备、安装开车等５个基本工程步骤为线索，从工业应用角度，综述性地介绍高效填料塔成套分离工程技术的国内应用水平和发展趋势。